wat is het verschil tussen een 'CMOS' en een 'CCD' sensor

[belgian pie]

Voor ruis weet ik het niet, maar als het over dynamisch bereik en kleurenpallet gaat dan kan niemand tippen aan Fuji's superCCD dacht ik, en dat is, zoals de naam het al zegt , een CCD technologie...

Inderdaad, maar Fuji heeft een ander patroon (honingraat) en normaal gebruikt men bayer ... en kleur heeft niks met CCD of CMOS te maken vermits elke sensor alleen licht en donker ziet ... wit en zwart ... allez, in feite allen maar licht ...
Kleuren word bepaald door de kleurlensjes die op elke pixel staan ...

[regulus]

Bij mijn weten is Fuji evenzeer een Bayer sensor .. FWIW

[belgian pie]

Bij mijn weten is Fuji evenzeer een Bayer sensor .. FWIW

Nee ... bayer is schaakbord (dambord) patroon en Fuji heeft een honingraat patroon ...

[hub2805]

Nee ... bayer is schaakbord (dambord) patroon en Fuji heeft een honingraat patroon ...

Dat maakt op zich niets uit. Dat is gewoon de vorm (en ook de 45° orientatie) maar het blijft Bayer zonder twijfel.

Hubert

[regulus]

Nee ... bayer is schaakbord (dambord) patroon en Fuji heeft een honingraat patroon ...

.. zoals gezegd .. misschien eens iets lezen over wat een Bayer Mosaic patroon is ? en de theorie er achter ?

[puerte]

Heb je daar ook ergens een tech spec van (application note? oid) ? want dat interesseert mij wel .. omdat ze dan ook samen met de A/D de nodige (digitale) registers mee moeten integreren in de chip anders kunnen ze die gedigitaliseerde data nergens kwijt tot ze uitgelezen worden ?

hier vind je hoe column-parallel ADC is geimplementeerd
http://www.sony.net/Products/SC-HP/c...eaturing47.pdf
http://www.sony.net/SonyInfo/News/Press/200708/07-072E/

[puerte]

Zowel fuji als andere sensors, met uitzondering van foveon, gebruiken een kleuren filter.
Een sensor meet enkel de hoeveelheid licht, geen kleuren.(is in feite kleurenblind)
Men heeft dit opgelost door een kleuren filter (meestal Bayer pattern) op de sensor te plaatsen zodanig dat een bepaalde pixel de hoeveelheid licht meet voor 1 bepaalde kleur. Per pixel heb je in feite 3 kleuren nodig (RGB) terwijl de sensor maar 1 kleur per pixel meet. De andere kleuren worden berekend via een vooropgestelt patroon en de nodige interpolatie technieken. Dus 1/3 (RAW) van je uiteindelijke beeld wordt werkelijk gemeten door de sensor, 2/3 wordt berekend (RAW convertie). Dit heeft als grote nadeel dat beelden niet optimaal scherp zijn. (worden SW-matig verscherpt)

Bij foveon ligt dit anders, zij meten de 3 kleuren per pixel (meer lagentechniek) welke een veel betere methode is.

Fuji gebruikt een sensor met een honinggraad patroon. Deze sensor heeft ook twee soorten photodiodes S/R. De S pixel heeft een normale gevoeligheid maar deze van de R pixel is lager. Door de resultaten van beide pixels te combineren (mergen) komt men tot een groter dynamisch bereik.
Echter een 12mp SR-sensor heeft ongeveer dezelfde detail weergave als een klassieke 8mp sensor.
Het volgende is een pure persoonlijke veronderstelling: Ik verwacht dat deze techniek in de toekomst achterhaald wordt. Ik zou trachten van de sensor 2 maal te scannen per opname, maar dan met een verschillende gevoeligheid (ISO). Om daarna de 2 beelden mergen tot 1 beeld om zo te komen tot een groter DR. (is in feite hetzelfde als HDR techniek maar dan enkel met 2 opnames.) Kostprijs ?????

[regulus]

Zowel fuji als andere sensors, met uitzondering van foveon, gebruiken een kleuren filter.
Een sensor meet enkel de hoeveelheid licht, geen kleuren.(is in feite kleurenblind)
Men heeft dit opgelost door een kleuren filter (meestal Bayer pattern) op de sensor te plaatsen zodanig dat een bepaalde pixel de hoeveelheid licht meet voor 1 bepaalde kleur. Per pixel heb je in feite 3 kleuren nodig (RGB) terwijl de sensor maar 1 kleur per pixel meet. De andere kleuren worden berekend via een vooropgestelt patroon en de nodige interpolatie technieken. Dus 1/3 (RAW) van je uiteindelijke beeld wordt werkelijk gemeten door de sensor, 2/3 wordt berekend (RAW convertie). Dit heeft als grote nadeel dat beelden niet optimaal scherp zijn. (worden SW-matig verscherpt)
snip
?????

Ik begrijp niet goed wat je eigenlijk bedoeld met die "1/3 RAW gemeten, 2/3 berekend" want dat is absoluut niet juist ...

De verwarring ontstaat al door te stellen dat een sensor pixels meet .. de sensor heeft geen pixels maar "sensels" (niet officiele naam) ttz fotogevoelige sites .. Een 10Mpx camera heeft dan ook 10Miljoen sensels ..
Het Bayer algoritme baseert zich echter op een 2:1:1 kleurfilterpatroon (GRB) gerangschikt volgens het gekende Bayer patroon .. er zijn dus in RAW wel degelijk 10 Miljoen luminantiewaarden aanwezig samen met de "kleur" van het betreffende filter voor elke sensel/waarde. Het Bayer demosaic algoritme berekent uit de omliggende senselwaarden (kleurfilter en luminantiewaarde) de eigenlijke RGB inhoud van ELKE uiteindelijke pixel .. er wordt dus niets bijgefantaseerd zoals velen maar blijven rondstrooien ..
Het feit dat de beelden niet scherp zijn heeft niets te zien met de Bayer conversie maar alles met het technische concept van de toevoeging van het AA (anti-alias) filter dat ervoor zorgt dat een aantal optische artefacten (oa moiré patronen) heel beperkt of volledig onderdrukt worden ...

Wat de Foveon sensor betreft daar speelt men op de laagdikte van een siliciumchip die er moet voor zorgen dat het licht per golflengte tot op een bepaalde diepte doordringt en daar als waarde vastgelegd wordt. Alhoewel het principe slim lijkt zijn er zoveel technische onvolkomendheden dat dit een mank beest aflevert. het blijft de vraag of de huidige technologie veel zal verbeteren om dit concept een toekomst te geven .. NS (National Semiconductor) schijnt alleszins al een aantal jaren niet van plan om veel geld te pompen in de verbetering van de technologie

[puerte]

Ik begrijp niet goed wat je eigenlijk bedoeld met die "1/3 RAW gemeten, 2/3 berekend" want dat is absoluut niet juist ...

De AA-filter is inderdaad een grote boosdoener dat is niet te ontkennen, maar een anti-aliasing filter heb je nu precies nodig voor een 1 kleur/pixel technologie.

Per pixel, sensel, fotodiode of hoe je het ook wilt noemen wordt maar voor een kleur het licht gemeten. De 2 andere kleuren (2/3) worden zoals ik schrijf door interpolatie algoritmes berekend. Interpolatie houdt in dat er rekening wordt gehouden met meetwaarde van omliggende pixels, dat is juist INTERPOLATIE.
Maar die interpolatie is niet onfeilbaar, integendeel en kan verkeerde waardes berekenen, letterlijk en figuurlijk op de randgevallen, men tracht dit te beperken door een anti-aliasing filter te gebruiken. (licht verstrooien, randen minder scherp maken -> onscherpte)

De FOVEON sensor heeft een aantal nadelen vooral qua gevoeligheid, alhoewel de nieuwe Sigma D1 vrij goede beelden aflevert op 800 ISO.
De Sigma toestellen hadden (hebben ?) ook niet de technologie om op zeer snelle wijze de RAW te capteren of te converteren.
Het grootste nadeel volgens mij is dat er geen grote namen achter deze sensor staan zoals Sony, Canon of Samsung. Die zouden waarschijnlijk de mogelijkheid hebben om deze sensor op een hoger trapje te plaatsen.

Mischien is het interresant om eens te kijken hoe een foveon 4,6mp sensor te vergelijken valt met een FF 12mp sensor (canon 5d)
http://www.ddisoftware.com/sd14-5d/

[Kentari]

Een 10Mpx camera heeft dan ook 10Miljoen sensels ..
Het Bayer algoritme baseert zich echter op een 2:1:1 kleurfilterpatroon (GRB) gerangschikt volgens het gekende Bayer patroon .. er zijn dus in RAW wel degelijk 10 Miljoen luminantiewaarden aanwezig samen met de "kleur" van het betreffende filter voor elke sensel/waarde. Het Bayer demosaic algoritme berekent uit de omliggende senselwaarden (kleurfilter en luminantiewaarde) de eigenlijke RGB inhoud van ELKE uiteindelijke pixel .. er wordt dus niets bijgefantaseerd zoals velen maar blijven rondstrooien ..

De juiste uitleg met de verkeerde conclusie...

Een 10Mp sensor met een Bayer masker levert 10 miljoen waarden af verdeelt over de drie kleuren (RGB) met inderdaad de 1:2:1 verdeelsleutel. De afgeleverde 10Mp foto echter heeft 30 miljoen waarden, voor elke pixel een R G en B waarde. 2/3 van de foto wordt dus geinterpolleerd via een behoorlijk goed algoritme. Die interpollatie leidt tot een verlies in oplossend vermogen. Ik meen mij een factor 1.4 te herinneren (kan deels opgevangen worden door het algoritme, maar niet volledig... Er gaat dus wel degelijk informatie verloren!!

Een 10Mp sensor met Bayergrid kan dus even goede beelden afleveren als een 5Mp (1.4x minder oplossend vermogen is +-2x minder pixels) camera die alle kleuren op elke pixel detecteerd: foveon, 3 sensor met dichromatic filters (de betere video camera), monochrome sensor met filterwiel, ...

Al die alternatieven zijn duur en hebben hun nadelen tegenover Bayergrids die voorlopig de bovenhand zullen houden.

mvg,
Koen

[hub2805]

De juiste uitleg met de verkeerde conclusie...
De afgeleverde 10Mp foto echter heeft 30 miljoen waarden, voor elke pixel een R G en B waarde. 2/3 van de foto wordt dus geinterpolleerd via een behoorlijk goed algoritme. Die interpollatie leidt tot een verlies in oplossend vermogen. Ik meen mij een factor 1.4 te herinneren (kan deels opgevangen worden door het algoritme, maar niet volledig... Er gaat dus wel degelijk informatie verloren!!

Om jezelf te quoten

De juiste uitleg met de verkeerde conclusie...

Die 30 mio waarden zijn er niet maar zijn geinterpolleerd. Hoe kan informatie verloren gaan die er aanvankelijk niet is?

Hubert

[regulus]

De juiste uitleg met de verkeerde conclusie...

Een 10Mp sensor met een Bayer masker levert 10 miljoen waarden af verdeelt over de drie kleuren (RGB) met inderdaad de 1:2:1 verdeelsleutel. De afgeleverde 10Mp foto echter heeft 30 miljoen waarden, voor elke pixel een R G en B waarde. 2/3 van de foto wordt dus geinterpolleerd via een behoorlijk goed algoritme. Die interpollatie leidt tot een verlies in oplossend vermogen. Ik meen mij een factor 1.4 te herinneren (kan deels opgevangen worden door het algoritme, maar niet volledig... Er gaat dus wel degelijk informatie verloren!!

Dit is cosmetische semantiek en niet relevant terzake .. Een pixel (zonder grootte of massa BTW!) is gedefinieerd als een beeldelement dat alle kleurinformatie bevat voor alle kanalen .. of die Pixel nu voorgesteld wordt in 8 bit (256x256x258) of 3 bytes/24 bit of in 16 bit (6 bytes/48bit) is totaal niet relevant voor de manier waarop de beeldinfo door de sensor afgeleverd wordt .. & BTW in de nieuwe 14 bit A/D cameras wordt de luminatiewaarde aangeleverd als een 14 bit waarde.
Wat het verlies in oplossend vermogen is door de interpolatie moet ge mij eens met een paar wetenschappelijk artikels achter de hand uitleggen .. Het enige resolutieverlies dat ik ken is dat veroorzaakt door het low-pass aka AA filter .. maar ik leer graag bij ..

Een 10Mp sensor met Bayergrid kan dus even goede beelden afleveren als een 5Mp (1.4x minder oplossend vermogen is +-2x minder pixels) camera die alle kleuren op elke pixel detecteerd: foveon, 3 sensor met dichromatic filters (de betere video camera), monochrome sensor met filterwiel, ...

Al die alternatieven zijn duur en hebben hun nadelen tegenover Bayergrids die voorlopig de bovenhand zullen houden.

mvg,
Koen

Ja dat wil men ons steeds graag laten geloven, behalve dat de hedendaagse 3 kleuren sensors a la foveon technisch knudde zijn .. als eens de spectraalgevoeligheden bekeken van die dingen ? al eens nagedacht wat de toleranties moeten zijn voor de laagdiepte voor de capture van de specifieke RGB golflengten ? en NEEN niet de curven die je door de tech staff van Foveon door de strot geramd worden maar die die in de technische artikels van een paar USA universiteiten vermeld worden over de metingen verricht aan die sensoren .. het mag een wonder zijn dat men met dat ding ook nog iets kunnen ineen steken dat ook nog fotos kan produceren .. nu ja de kleuren zijn er naar ...
nu ja WTF .. who cares ..

[GeertB]

Dit is cosmetische semantiek en niet relevant terzake .. Een pixel (zonder grootte of massa BTW!) is gedefinieerd als een beeldelement dat alle kleurinformatie bevat voor alle kanalen .. of die Pixel nu voorgesteld wordt in 8 bit (256x256x258) of 3 bytes/24 bit of in 16 bit (6 bytes/48bit) is totaal niet relevant voor de manier waarop de beeldinfo door de sensor afgeleverd wordt .. & BTW in de nieuwe 14 bit A/D cameras wordt de luminatiewaarde aangeleverd als een 14 bit waarde.
Wat het verlies in oplossend vermogen is door de interpolatie moet ge mij eens met een paar wetenschappelijk artikels achter de hand uitleggen .. Het enige resolutieverlies dat ik ken is dat veroorzaakt door het low-pass aka AA filter .. maar ik leer graag bij ..

Simpel: neem een foto van enkel een rood object met een digitaal toestel met 8MP Bayer sensor.
Enkel de rode "sensels" (zoals je ze zelf noemt) nemen een helderheid waar, bij de andere "sensels" staan de luminantiewaarden op 0 (met groene en blauwe filter: kunnen geen rood waarnemen): resultaat 2MP luminantie informatie. Toch wordt hier een beeld met 8MP rode pixels uit gegenereerd.
Hier heb ik geen wetenschappelijke artikels voor nodig om op te maken dat er geïnterpolleerd wordt

[MarcFoto]

Ik weet niet hoor, maar zijn we nu niet een heel klein beetje off topic gegaan?

FWIW: bayer sensoren gebruiken interpollatie en hebben daardoor minder resolutie... Maar of ze daardoor minder goed zijn?

[Kentari]

Een pixel (zonder grootte of massa BTW!) is gedefinieerd als een beeldelement dat alle kleurinformatie bevat voor alle kanalen .. of die Pixel nu voorgesteld wordt in 8 bit (256x256x258) of 3 bytes/24 bit of in 16 bit (6 bytes/48bit) is totaal niet relevant voor de manier waarop de beeldinfo door de sensor afgeleverd wordt .. & BTW in de nieuwe 14 bit A/D cameras wordt de luminatiewaarde aangeleverd als een 14 bit waarde.

Een pixel in een digitaal beeld is misschien zo gedefinieerd, maar op een sensor (waarover het hiet toch gaat) is dat onzin. Een pixel heeft wel degelijk een grootte en in het geval van een bayer grid slechts informatie voor 1 kleur. Het uiteindelijk 3-kleuren beeld (jpeg of tiff of whatever) wordt door interpolatie bekomen. Ik heb het ook nergens gehad over de bitdiepte, waar je dat uit mijn post haalt is me onduidelijk.

Wat het verlies in oplossend vermogen is door de interpolatie moet ge mij eens met een paar wetenschappelijk artikels achter de hand uitleggen .. Het enige resolutieverlies dat ik ken is dat veroorzaakt door het low-pass aka AA filter .. maar ik leer graag bij ..

Theoretisch mag het AA filter niet voor resolutieverlies zorgen. Die moet alles wegsmijten dat van een hogere freqentie is dan wat de sensor aan kan. Als dit wel gebeurd is duidelijk een gebrek van de desbetreffende fabrikant. Het is elk geval zo dat het AA filter voor een sensor met Bayer grid selectiever moet zijn dan dat van bvb een foveon of 3-ccd camera omwille van het vernoemde resolutieverlies.

Als je dan echt een wetenschappelijk artikel wilt: POCS-Based Restoration of Bayer-Sampled Image Sequences (enkel abstract...)

Ja dat wil men ons steeds graag laten geloven, behalve dat de hedendaagse 3 kleuren sensors a la foveon technisch knudde zijn ..

Ik heb ook nergens beweerd dat de foveon perfect of zelfs beter is behalve dan op het vlak van resolutie. Het is een ander technisch compromis met een zware kost in fabricage... Maar zo is een sensor met Bayer grid ook een technisch compromis met duidelijke voor- en nadelen.

Een vergelijking van die voor- en nadelen toont duidelijk de superioriteit van de laatste aan. Vandaar dat CMOS + bayer (voorlopig) de standaard zal blijven.

Koen

[JeroenL]

Er gaat toch niets boven een 3CCD kleuren camera.
Maar de grootste stap vooruit is denk ik gewoon overstappen op zwart-wit camera's.
Binnenkort heb ik zowel de zwart-wit als de kleurenversie van de
STINGRAY F-046B/C in handen
http://www.alliedvisiontec.com/avt-p.../stingray.html
De B&C hebben exact dezelfde chip, met als enig verschil het Bayer filter.
Ik wil nu voor eens en voor altijd duidelijkheid hebben over het werkelijke verschil in scherpte en lichtgevoeligheid tussen kleur en geen-kleur.

Om enigzins on-topic te blijven: Het belangrijkste praktische verschil tussen CCD en CMOS chips in video camera's is dat je bij CMOS een Area Of Interest (AOI) kunt instellen in breedte en hoogte, en bij CCD slechts in hoogte. Hoe kleiner het oppervlak van de AOI, des te hoger de framerate die je kunt halen. Dat schaalt vrijwel lineair, dus als je de AOI ook in de breedte kunt verkleinen scheelt dat een hoop in framerate.

Verder heb ik me laten vertellen dat er bij CMOS veel meer 'dode pixels' voorkomen dan bij CCD, maar dat deze worden 'verstopt' door elke chip na fabrikage te testen en door de firmware van de camera de 'dode pixels' te laten vervangen door de informatie van hun buren (interpolatie).

Jeroen

[GroovBird]

Er gaat toch niets boven een 3CCD kleuren camera.

Euh, het gaat hier niet over videocamera's.

Vind maar eens een DSLR met 3 CCD's.

Dave

[hub2805]

Euh, het gaat hier niet over videocamera's.

Vind maar eens een DSLR met 3 CCD's.

Dave

In pricipe de Sigma met hun Foveon.

Hubert

[JeroenL]

Euh, het gaat hier niet over videocamera's.

Vind maar eens een DSLR met 3 CCD's.

Dave

Dat iets er niet is betekent niet automatisch dat het niet beter is
Het wordt in alleen wel een erg grote en dure camera als er een prisma en 3 beeldsensors in moeten.

[regulus]

In pricipe de Sigma met hun Foveon.

Hubert

neen ... not even by a long shot !

[GroovBird]

neen ... not even by a long shot !

dank u.

dave

[regulus]

dank u.

dave

you are welcom ... http://www.foveon.com/article.php?a=67

[jeroen.k]

In een "preview" van digifotopro.nl over de nieuwe Cancon EOS 1000D staat het volgende te lezen...

"Sterk punt van Canon blijft de cmos-sensor, al zal in de praktijk nog moeten blijken hoe deze in de 1000D presteert. Te verwachten is de prestaties vergelijkbaar of iets beter zullen zijn als de 400D, waar de concurrentie (die in dit segment van ccd-sensoren gebruikt maakt) op gebied van beeldkwaliteit achter blijft."

Hier gaat men er vanuit dat een CMOS altijd beter is als een CCD...? Terwijl ik toch juist begreep dat een CCD eigenlijk "beter" is, maar economisch minder aantrekkelijk, waardoor er op gebied van de CMOS processor meer ontwikkelingen gedaan worden..?

En bovenstaande uitspraak van hun dus eigenlijk kant nog wal raakt? (Ik ga er toch van uit eigenlijk dat bijvoorbeeld de CCD uit een Pentax K10D "beter" presteert als de CMOS uit een EOS 1000D? Alhoewel de K20D dan ook weer CMOS heeft...pff... )

[MarcFoto]

Ten eerste zou ik niet veel geloven van wat die schrijven, en mij beroepen op iets betrouwbaardere bronnen, maar aan de andere kant: 't is maar hoe je beeldkwaliteit bekijkt.

Als voor iemand beeldkwaliteit begint en stopt met ruisniveau's, dan moet die persoon beslist een CMOS nemen (en er de lagere dynamiek en de plastiekerige beelden bijnemen...)

[JeroenL]

In een "preview" van digifotopro.nl over de nieuwe Cancon EOS 1000D staat het volgende te lezen...

"Sterk punt van Canon blijft de cmos-sensor, al zal in de praktijk nog moeten blijken hoe deze in de 1000D presteert. Te verwachten is de prestaties vergelijkbaar of iets beter zullen zijn als de 400D, waar de concurrentie (die in dit segment van ccd-sensoren gebruikt maakt) op gebied van beeldkwaliteit achter blijft."

Hier gaat men er vanuit dat een CMOS altijd beter is als een CCD...?

Er staat niet expliciet dat de CMOS sensor het sterke punt is vanwege het feit dat het een CMOS sensor is. Laat staan dat je eruit kunt concluderen dat men er vanuit gaat dat CMOS altijd beter is. Wat niet wegneemt dat dat wel bedoeld zou kunnen worden .

Terwijl ik toch juist begreep dat een CCD eigenlijk "beter" is, maar economisch minder aantrekkelijk, waardoor er op gebied van de CMOS processor meer ontwikkelingen gedaan worden..?

CMOS is nieuwer en daarom minder ontwikkeld dan CCD. Daarom wordt er ook meer ontwikkeld aan CMOS. Er zal wellicht een punt komen waarop CMOS beter is dan CCD. Misschien is dat punt nu wel bereikt voor sommige CMOS sensoren?

Ik ben alleen een beetje huiverig voor CMOS omdat een CMOS chip nog wel gebruikt kan worden ondanks dat niet alle pixels goed werken, terwijl bij een CCD chip dat betekent dat een hele lijn of zelfs een groot gedeelte van het beeld wegvalt. Aangezien de kapotte pixels van een CMOS gewoon ingevuld kunnen worden door interpolatie, kunnen veel meer van de geproduceerde chips daadwerkelijk verkocht worden. Dat is veel economischer dan dat een producent een gedeelte van de chips weg moet gooien. Als consument weet je dan nooit zeker wat de kwaliteit van je camera sensor is voordat je hem koopt. En zelfs erna niet echt. Je zal het waarschijnlijk alleen kunnen zien als je weet waar je moet kijken en het kapotte pixel precies op een overgang in je foto valt.

Ik heb gehoord dat er op vrijwel elke CMOS sensor wel een paar mislukte sensoren zitten. Maarja, als je er in de praktijk niets van merkt vanwege het interpoleren van missende pixels, kun je je ook afvragen wat het uitmaakt dat een beeldsensor niet 'perfect' is